Принципы построения и основные характеристики современных студийных ТВ камер

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство по развитию информационных технологий и коммуникаций Республики Узбекистан

Ташкентский университет информационных технологий имени Мухаммада Аль-Хоразми

Дисциплина: Телевидение

Тема: Принципы построения и основные характеристики современных студийных ТВ камер

Проверил(а): Бердиев А.А.

Выполнил(а): Сайдумарова С.

Группа: 055-19 ТВВ

Ташкент 2023



План

Введение

1. Телевизионные камеры

1.1 Студийные телевизионные камеры

1.2 Типы телевизионных камер

2. Устройство

3. Принципы построения видеокамер

4. Электрический расчет передающей камеры

4.1 Оконечный видеоусилитель

4.2 Классификация

Заключение

Список литературы



Введение

Телевидением называется область современной радиоэлектроники, которая занимается передачей изображения предметов на расстояние. Если учесть, что около 85 % информации о внешнем мире человек получает через зрительное восприятие окружающего его мира, то становится понятным важность этой отрасли знания.

За прошедшие двадцать лет мы наблюдали не только активное развитие телевидения, но и переворот в области технологий и мышления, как технического, так и творческого. Появление и активное внедрение в начале 90-х гг. прошлого столетия цифровых технологий в съемочное оборудование, а затем и неимоверно быстрый переход на новый формат высокой четкости HD в начале текущего тысячелетия перенесли центр внимания профессионалов в сторону камкордеров, о которых неимоверно много говорилось и писалось, а также говорится и пишется до сих пор. Студийные камеры, да и вообще студийное оборудование как бы отошло за задний план, все большее количество операторов стало считать это уделом инженеров и технических директоров, а поколение молодых специалистов, не менее активно ворвавшееся на телевидение в то же самое время, что и прогрессивные цифровые технологии, не смогло уже, к сожалению, правильно понять и оценить сущность и важность студийного съемочного оборудования.

В данном реферате в первую очередь преследуется цель в доступной форме разъяснить сущности, задачи, особенности и предназначение студийного оборудования, систематизировать разрозненную информацию, рассказать об истории развития и проанализировать современные тенденции, а также высказать некоторые рекомендации к эффективному применению съемочного оборудования.

СТУДИЙНАЯ КАМЕРА

Для начала предлагаю разобраться, что представляет из себя съемочное студийное оборудование.

В классическом понимании к студийным камерам стоит относить разъемные модели устройств, куда входит камерная головка с оптикой, видоискателем (визиром) и системами регистрации и формирования изображения, т.е. необходимой электроникой, камерный и сетевой адаптеры (см. приложение №1).

Непосредственно камерный адаптер, оснащенный различным набором интерфейсов для передачи видео, сигналов синхронизации, удаленного управления, а также камерным каналом, присоединяется напрямую к камерной головке (см. приложение №1). Соответственно камерный канал позволяет посредством кабеля подключить удаленный блок (контроллер) управления камерой (CCU), который имеет все необходимые выходы видеосигнала и посредством которого можно дистанционно управлять съемочным устройством.

CCU может быть связан с камерой различными типами кабелей: триаксиальным (triax), оптоволоконным (fiber), коаксиальным или уже устаревшим мультикоровым (multicore). Стоит отметить, что тип используемой линии связи является одним из ключевых факторов, влияющих на выбор того или иного типа оборудования.

Как техническим, так и творческим специалистам нужно ясно понимать, что студийное оборудование изначально предназначено для организации многокамерной съемки и трансляций, поэтому на первый план выступают требования к единым характеристикам изображений, формируемых камерами, четкой синхронизации и возможностями полноценного управления и контроля, поэтому и выстраивается такая сложная техническая схема организации работы.

Поскольку в случае многокамерной съемки звук записывается отдельно, то студийные камеры не оснащаются механизмами регистрации и работы со звуком -- звуковой тракт в студийном оборудовании отсутствует.

Однако в любой системе существуют свои исключения. Современный мир задает специфические тенденции, которые нельзя не учитывать. Сейчас выпускаются моноблочные камкордеры, позволяющие использовать данного оборудование и в режиме студийной камеры, и в режиме камкордера. Это достигается двумя путями: либо интеграцией в сам камкордер необходимых интерфейсов для подключения полноценного камерного адаптера, либо специальными «студийными адаптерами», объединяющими в себе функции переходника и упомянутого ранее камерного адаптера.

Подобные системы также можно отнести к студийным камерам.

Также некоторые из появившихся в последние годы камер для цифрового кинематографа способны работать в студийной комплектации.



1. Телевизионные камеры

1.1 Студийные телевизионные камеры

Студийная камера предназначена для выполнения съемки одним или несколькими операторами самостоятельно либо под руководством режиссерской группы. Соответственно, режим съемки может быть одно- и многокамерным. Такая задача возникает при прямом эфире или при видеозаписи непрерывных событий.

Сфера применения студийных камер довольно широка: телевизионная студия, стадион, концертный зал, передвижная телевизионная станция.

В отличие от видеокамер, применяемых для тележурналистики или производства программ не новостных жанров, работающих автономно и записывающих материалы на портативный носитель, студийная камера формируемый ею видеосигнал не записывает, а передает его для дальнейшего использования в студии. Специфика многокамерной съемки привела к тому, что в студийных камерах реализован ряд специальных функций.

Так, камера соединяется с комплексным блоком настройки и управления, а проще говоря, с базовой станцией. Большинство функций камеры выполняются именно базовой станцией. Камера обменивается с ней десятками различных сигналов: основным видеосигналом, звуковым сигналом, обратным видеосигналом просмотра программы, сигналами двухсторонней служебной связи с оператором, опорным сигналом синхронизации, сигналом для телесуфлера, сигналом сигнализации активности камеры Tally, сигналами управления настройками видеокамеры и другими. По этому же кабелю на камеру подается питание.

Студийная камера обеспечивает более комфортные условия для работы оператора. Например, для стационарной работы наглазный видоискатель заменяется довольно большим монитором размером не менее 6'', который крепится на камере в удобном для оператора месте. Управление трансфокатором объектива и наведением на резкость производится при помощи специализированных контроллеров, которые располагаются на обеих рукоятках панорамной головки штатива. Для установки камеры используется штатив (с тележкой или без нее) или пьедестал, позволяющий оперативно регулировать не только наклон камеры, но и высоту ее подъема.

Рис.1,2 - Студийные камеры

Рис. 3 Базовая станция с оптическим камерным каналом

Студийной камерой управляют два человека или более. Оператор, стоящий непосредственно за камерой, сконцентрирован исключительно на творческой составляющей - формирует съемочный кадр. А все техническое управление, в том числе диафрагмой, электронным затвором, уровнями черного и белого и т.д., производится при помощи пульта дистанционного управления (Remote Control Unit). Пульты всех камер, которые работают в комплексе, обычно монтируют на столе инженера, который регулирует цветовые и яркостные параметры всех камер, приводит их к единому виду и в процессе телетрансляции следит за настройками и качеством изображения. В комплексах с большим количеством камер применяют так называемый центральный пульт управления (Master Control Unit), с помощью которого можно управлять как каждой из камер по отдельности, так и всеми вместе.

Благодаря тому, что современные студийные камеры являются цифровыми, появилась возможность производить копирование настроек с одной камеры на другие. Так что сегодня можно в считанные секунды «свести» все камеры в студии.

Для соединения студийной камеры с базовой станцией применяются различные интерфейсы. Первый из них - многожильный (Multicore). Это наиболее старый интерфейс. Назван он так из-за применения кабеля, содержащего множество жил разного типа и сечения, с помощью которых камера и базовая станция обмениваются сигналами, имеющими совершенно разные характеристики и назначение.

Достоинством такого соединения является небольшая стоимость студийного оборудования. Недостатков у системы больше. Кабель Milticore дорог, катушки с ним очень громоздки и неудобны для оперативной работы, длина соединения ограничена 100 метрами (в среднем). Также в процессе эксплуатации кабели Multicore быстро выходят из строя из-за того, что лопаются внутренние жилы. Поэтому системы соединения Multicore рекомендуются в основном для малобюджетных студий, в которых расстояние от аппаратной до студии невелико, а камеры расположены статично и их положение меняется редко.

Для того чтобы избавиться от недостатков кабеля Multicore, был разработан способ мультиплексирования всех разнообразных сигналов в общий многочастотный поток и передачи его с помощью триаксиального кабеля (Triax). Кабель Triax очень прост, легок, дешев и надежен. Он состоит из внутренней медной жилы и двух оплеток. Длина соединения кабелем Triax может достигать нескольких сотен метров. Многие спортивные сооружения, театры, из которых часто осуществляются телетрансляция или ведется запись программ, стационарно оснащены системой кабелей Triax, позволяющей соединить ПТС с телекамерами. Соединение Triax наиболее распространено и является наилучшим решением для телевидения стандартной четкости. К недостаткам Triax можно отнести более высокую стоимость базовых станций и камерных адаптеров.

Соединения камер с базовыми станциями, имеющие в своей основе оптоволокно (Fiber), разработаны, прежде всего, для обеспечения больших расстояний между камерами и базовыми станциями. Особенно это важно в случае применения камер высокой четкости (HD), формирующих сигналы существенно более высоких частот (1,5 Гбит/с). Кабель Triax не в состоянии обеспечить соединение HDкамеры на дистанции больше 150…200 м. А с учетом того, что все более широкое распространение получает формат HD 3D, что приводит к увеличению скорости потока вдвое (с 1,5 до 3 Гбит/с), оптические кабели остаются единственным решением для подключения студийных видеокамер.

Современные кабели Fiber для студийных камер имеют прекрасные характеристики надежности, прочности и долговечности. Совершенно очевидно, что за этим соединением будущее.

Одним из очень важных компонентов современных трансляций является студийная камера с радиоканалом, обеспечивающая полную свободу перемещения оператора. Такие системы довольно разнообразны и сильно отличаются друг от друга. Например, есть радиосистемы, передающие весь комплект сигналов, как и при кабельном соединении. Стоимость таких систем очень высока.

Чтобы снизить ее, разработаны решения, в которых количество передаваемых сигналов уменьшается. В частности, за счет отказа от обратного сигнала, служебной связи, сигнала синхронизации, дистанционной настройки камеры и т.п. Несмотря на то, что такие системы стоят значительно дешевле полноценных и, в принципе, позволяют работать оператору в беспроводном режиме, студийной камера с такой радиосистемой уже не является.

Практически все известные производители студийных камер предлагают готовое студийное решение, включающее в себя саму камеру, камерный адаптер (преобразователь сигналов камеры для передачи по кабелю), базовую станцию и ряд необходимых камерных аксессуаров. Рекомендуется использовать именно такие комплекты.

Также существуют способы удешевления студийного комплекта. Например, очень распространена практика использования видеокамеры в качестве студийной камеры. Некоторые производители видеокамер выпускают и камерные адаптеры, что позволяет превращать съемочный моноблок в студийную систему.

Кроме того, существуют универсальные студийные системы, позволяющие превратить в студийную камеру профессиональную или полупрофессиональную видеокамеру. Эти решения довольно доступны по цене, но при этом вполне работоспособны. В некоторых из них используются нестандартные кабельные соединения, например, кабель пятой категории или несколько разных кабелей.

В студийных камерах в большинстве случаев применяются матрицы размером 2/3''. Некоторые видеокамеры с матрицами 1/2'' и 1/3'' тоже могут быть применены в качестве студийных.

Профессиональная базовая станция, используемая для управления студийной камерой, должна иметь несколько выходов основного видеосигнала в разных форматах, входы сигналов синхронизации, обратного видеосигнала, служебной связи, аудиовыход, Tally. Современные профессиональные базовые станции могут быть компактными, что позволяет применять их в составе ПТС или небольших по площади аппаратных.

Для студий с большим количеством камер, а также при проведении прямых трансляций нужно применять полноценные базовые станции, которыми можно управлять с центрального пульта. При работе в стандартном разрешении рекомендуются кабели Triax. В ПТС более предпочтительны компактные базовые станции. В небольших студиях допустимо применение более простых систем. Следует помнить, что стойка с базовыми станциями должна хорошо охлаждаться.

Рис. 4 Схема организации студийного тракта

1.2 Типы телевизионных камер

В классификации различают студийные камеры, предназначенные для работы в студии телекомпании, и внестудийные, для работы на выездных многокамерных съемках (например, в составе ПТС). Термин "внестудийная студийная камера" звучит немного странновато, однако он уже прочно укоренился в профессиональном жаргоне работников телевидения. В англоязычной терминологии все телевизионные камеры обозначаются единым термином "студийная камера" (studio camera). Однако имеются многочисленные градации, которые нужно рассмотреть подробнее.

Камеры для студии (cameras for studio)

Камеры для студии представляют собой полноценные системы из телевизионных камер, адаптеров, блоков управления, боксовых объективов и телесуфлеров. Все это располагается на массивных гидравлических пьедесталах с возможностью передвижения по полу студии ("на колесах"). Масса подобной системы составляет не менее 30-40 килограмм.

Новостные камеры (electronic news gathering cameras, eng cameras)

Несмотря на то, что новостными камерами чаще называют камкордеры, телевизионные камеры также попадают под это определение.

В отличие от мобильных камер, в данном случае используются либо разъемные модели камкордеров, либо моноблочные камкордеры в комбинации со специальными адаптерами для студийных задач.

Средства управления, в оперативном доступе к которым "на месте" регулярно возникает потребность, располагаются на самой камере в виде переключателей, а не в электронном меню.

В такой конфигурации используются в подавляющем большинстве беспроводные системы передачи данных или же кабели очень не большой длины

Эти камеры способны регистрировать и передавать звук, то есть имеют аудио тракт. Внестудийные ("полевые") камеры (electronic field production cameras, efp cameras)

Камеры EFP подобны камерам для студии и используются в составе многокамерных систем на выездных съемках. Основная особенность -- высокая гибкость и универсальность, что позволяет максимально быстро собрать съемочный комплект под "полевые" задачи, например, для установки на операторский кран, на тележку, для съемки сплеча и т.д. Обычно они используются в передвижных телевизионных станциях (ПТС).

Камеры для стандартных условий съемки ("стандартные камеры", "для обычных съемок")

В первую очередь, к этому типу относят телевизионные камеры, поддерживающие только вещательные стандарты SD или HD. Таким образом, указанное съемочное оборудование работает в форматах кадра и режимах кадросмен, определенных вещательными стандартами (576/50i, 480/59.94i, 720/50p, 1080/50iит.д.).

Камеры для скоростной съемки

Задача этих камер -- зафиксировать изображение с увеличенной в несколько раз кадровой частотой для его дальнейшего воспроизведения в режиме нормальной скорости, то есть для создания эффекта замедленного движения ("рапида"). В большинстве случаев запись производится с утроенной скоростью по отношению к норме вещательного стандарта. Не смотря на то что необходимость в использовании эффекта замедленного движения присутствует не только для спортивных съемок, за этим оборудованием среди отечественных специалистов прочно закрепилось определение "камера для спортивных мероприятий", однако правильнее называть данные камеры "высоко скоростными" или "камерами для скоростной съемки".съемка студийный камера фильтр

Сейчас выпускаются студийные телекамеры стандартной четкости (SD), высокой четкости (HD) и мульти форматные (SD/HD). Градация по форматам определяет принадлежность оборудования к тому или иному телевизионному вещательному стандарту.



2. Устройство

Телевизионная передающая камера состоит из оптической головки, электронных блоков и видоискателя. Оптическая головка содержит объектив, цветоделительную систему и преобразователи света в электрические сигналы: передающие трубки или полупроводниковые матрицы. В настоящее время передающие трубки не используются в связи с их неудобством, хрупкостью и нестабильными характеристиками, зависящими от внешних магнитных полей. Для формирования цветного телевизионного сигнала в телекамерах используются три (в некоторых случаях четыре матрицы, наклеенные на призменный цветоделительный блок.

В более дешёвых и компактных телекамерах может быть использована одна матрица со встроенным массивом цветоделительных светофильтров. Такая конструкция применяется, главным образом, в промышленных и бытовых камерах.

Рис. 5 Цветоделение пучка белого света дихроической призмой Фильтр Байера

Независимо от способа цветоделения, изображение на матрицах строится при помощи объектива, аналогичного объективам киносъёмочного или фотографического аппарата. Для передающих камер специально разрабатываются объективы, в подавляющем большинстве панкратические. В телекамерах стандартной чёткости со сравнительно низким качеством изображения и небольшим размером светочувствительного элемента, использовались компактные светосильные объективы с большим диапазоном фокусных расстояний. Современные камеры высокой чёткости используют оптику, сопоставимую по качеству с кинематографической. В профессиональных и вещательных камерах практически не используются системы автофокуса из-за сложности автофокусировки движущегося изображения. Фокусировка объектива производится оператором вручную по изображению электронного видоискателя. Следящий автофокус используется в редких случаях во время спортивных трансляций высокой чёткости, однако объективы, оснащённые такими системами, имеют огромную стоимость. Автофокус используется также в некоторых промышленных камерах, однако, в большинстве из них объектив фиксируется на гиперфокальном расстоянии, обеспечивающем резкое изображение всех объектов. Необходимость точного дозирования количества света, попадающего на светочувствительный элемент, заставляет использовать автоматическое управление экспозицией при помощи диафрагмы объектива и регулировки усиления получаемого сигнала. Современные студийные камеры предусматривают возможность как автоматической настройки диафрагмы, так и дистанционного управления большинством параметров с блока камерного канала видеоинженером.

Электрические сигналы, формируемые матрицами, усиливаются и кодируются в стандартный телевизионный видеосигнал, пригодный для записи или вещания. Этот сигнал может быть аналоговым или цифровым, в зависимости от типа камеры. Большинство современных телекамер формируют цифровой поток видеоданных. Кроме видео усилителя, телевизионная камера оснащается синхрогенератором, позволяющим получать синхросигнал. Однако, при работе многокамерным методом, все камеры используют синхросигнал от внешнего студийного синхрогенератора (англ. Genlock). Это позволяет исключить сбои синхронизации при переключении камер. Генераторы кадровой и строчной развёрток согласуются с работой синхрогенератора и управляют считыванием заряда в матрицах.



Рис. 6 Массив цветных фильтров Байера

Кроме перечисленных частей телекамера содержит электронный видоискатель, представляющий собой компактное видеоконтрольное устройство на основе монитора. Первые телекамеры оснащались чёрно-белыми видоискателями, состоящими из небольшого кинескопа. Вплоть до конца 1990-х годов такая конструкция сохранялась даже в компактных типах камер, использовавших миниатюрные кинескопы. С появлением жидкокристаллических дисплеев высокого качества, большинство компактных телекамер оснащаются цветными LCD или LED видоискателями.

В отличие от видеокамер, большинство студийных телекамер не оснащаются микрофоном и звуковым усилителем, поскольку рассчитаны на работу в составе комплекса, в котором звукозапись осуществляется отдельной системой. Новый класс роботизированных PTZ-камер, предназначенных для работы без оператора, дополнительно содержит специальную панорамную головку и электроприводы панорамирования, управляемые дистанционно. Камеры, рассчитанные на работу вне студии обладают герметичным корпусом и даже стеклоочистителем.

Выбор и обоснование структурной схемы

Структурная схема разрабатываемой передающей камеры приведена на рисунке.



Рис . 7 Структурная схема передающей камеры

Она содержит следующие каскады:

Видикон является одним из главных устройств передающей камеры. Он осуществляет преобразование световой энергии в электрический сигнал.

Видеоусилитель (противошумовой корректор, предоконечный усилитель, корректор нелинейных искажений, корректор апертурных искажений).

Противошумовой корректор.

Противошумовой корректор предназначен для увеличения соотношения сигнал/шум яркостного сигнала, поступающего с первичного преобразователя. В качестве первичного преобразователя используется видикон, обладающий достаточно высоким соотношением сигнал/шум, но малым уровнем сигнала на нагрузке. Поэтому соотношение сигнал/шум в основном определяется собственными шумами противошумового корректора. Следовательно, в качестве противошумового корректора должен выступать видеоусилитель с малыми собственными шумами.

Предоконечный усилитель.

Предоконечный усилитель предназначен для повышения видеосигнала до уровня, обеспечивающего нормальное функционирование последующих каскадов. Предоконечный усилитель должен обладать низкими значениями вносимых в видеосигнал искажений.

Корректор нелинейных искажений.

Корректор нелинейных искажений необходим для коррекции нелинейных искажений, вносимых в сигнал первичным преобразователем. В общем случае для сохранения подобия передаваемого и воспроизводимого изображения необходимо обеспечить прямую пропорциональность между яркостью элементов передаваемого и принимаемого изображения. Следовательно корректор является звеном с кусочно-линейной характеристикой.

Корректор апертурных искажений.

Апертурные искажения изображения возникают первичных преобразователях конечных поперечных размеров электронного луча и аберрации в оптических системах. Наибольшее применение из всех схем коррекции получила схема дифференциальной и разностной коррекции. Он основан на алгебраическом сложении сигнала и его четных производных.

Блок формирования сигнала (смеситель, каскад восстановления уровня черного).

Смеситель предназначен для получения из видеосигнала и синхросмеси полного телевизионного сигнала. Смеситель должен иметь низкие уровни вносимых искажений.

Каскад восстановления уровня черного.

Данный каскад предназначен для восстановления уровня постоянной составляющей полного телевизионного сигнала утраченного после прохождения сигнала через линейные цепи усиления и коррекции.

Синхрогенератор предназначен для формирования импульсов, синхронизирующих системы развертки на передающей и приемной стороне. Он должен обладать высокой стабильностью задающего генератора для уменьшения вносимых искажений.

Генератор разверток луча.

Генераторы развертки луча предназначены для отклонения развертывающего луча при помощи пилообразных токов, пропускаемых через отклоняющие катушки первичного преобразователя. Генераторы развертки луча управляются синхрогенератором. Основное требование к генераторам развертки - высокая степень линейности пилообразного сигнала.



3. Принципы построения видеокамер

Видеокамеры по назначению можно подразделить на профессиональные (студийные, для внестудийного производства и для телевизионной журналистики), полупрофессиональные и бытовые (любительские). Главные различия здесь заключаются в качестве получаемого изображения (у студийных камер оно должно быть самым высоким) и, кроме того, в функциональных возможностях, степени автоматизации, удобстве в работе, массогабаритных показателях, потреблении электроэнергии и др.

К оптической части видеокамер предъявляются те же основные требования, что и к фото-, кино- и телекамерам: высокая светосила объектива; высокая разрешающая способность (для матриц ПЗС - приборов с зарядной связью - это связано с количеством элементов); больший диапазон изменения фокусного расстояния (для объектива с переменным фокусным расстоянием ОПФ).

Очень распространены в видеокамерах система автоматической фокусировки и система автоматического управления диафрагмой. Достигнутые в настоящее время в видеокамерах высокая светосила объектива и высокая чувствительность преобразователя свет / сигнал на ПЗС позволяют производить видеосъемку в условиях очень низкой освещенности объекта съемки - порядка нескольких (2…7) люкс. Разрешающая способность лучших видеокамер достигает 700 твл и более, отношение сигнал/шум по изображению - 60…62 дБ.

Многие камеры оснащены так называемой системой «электронный затвор» с возможностью изменения «выдержки». Выбор коротких (1/2000…1/1000 с) выдержек позволяет уменьшить смазывание изображения при видеосъемках быстродвижущихся объектов. При движении видеокамеры качество изображения по устойчивости может быть улучшено за счет применения встроенной электронной системы стабилизации изображения.

Функциональные возможности видеокамер в настоящее время расширяются благодаря успехам микроэлектроники. Появились встроенные системы синтеза титров, электронного монтажа, дополнительного озвучивания и др. улучшились сервисные возможности видеокамеры, вплоть до встроенных систем диагностики неисправностей.

Прогрессивная развертка

Прогрессивная развертка - самый простой вид телевизионной развертки.

Процесс образования такой развертки состоит в следующем: на пару отклоняющих пластин подается пилообразное напряжение от генератора строчной частоты fz. Под действием этого напряжения электронный луч с постоянной скоростью перемещается слева направо (прямой ход строчной развертки) и затем быстро возвращается справа налево в исходное положение (обратный ход строчной развертки).

Рис. 8 Образование растра на экране электроннолучевой трубки

На пару отклоняющих пластин подается пилообразное напряжение от генератора кадровой частоты fn. Под действием этого напряжения электронный луч постепенно опускается сверху вниз (прямой ход кадровой развертки) и затем быстро поднимается вверх в исходное положение (обратный ход кадровой развертки).

Так как строчная частота много выше кадровой (fz» fn), на экране трубки возникает сетка из параллельных почти горизонтальных светящихся строк, которые образуют прямоугольную фигуру, так называемый растр.

Отношение ширины растра b к его высоте h называется форматом кадра К:

К=b/h

Во время прямого кадрового хода электронный луч, двигаясь вдоль строк, все время медленно опускается, и строки имеют практически незаметный наклон слева направо вниз.

Для передачи изображения используется только прямой кадровый ход, следовательно, строки, соответствующие прямому кадровому ходу, активные, а строки, соответствующие обратному кадровому ходу, пассивные. Полное число строк в кадре, равное сумме активных и пассивных строк, является одним из важнейших параметров развертки. При оптимальных значениях остальных параметров и характеристик телевизионной системы оно определяет степень различимости отдельных мелких деталей изображения, т.е. четкость изображения.

Выбор частоты повторения кадров определяется двумя факторами: характером передаваемого изображения (подвижное или неподвижное) и яркостью свечения экрана приемной трубки.

Выбор параметров развертки определяет ширину спектра частот телевизионного сигнала, которая должна соответствовать полосе пропускания канала связи. Ширина спектра частот сигнала изображения определяется размерами и скоростью движения развертывающего элемента и характером передаваемого изображения (размерами его деталей). В общем случае сигнал изображения носит импульсный характер, что приводит к большой ширине спектра частот.

Самый низкочастотный сигнал получается при передаче неподвижного изображения, состоящего из двух горизонтальных полос - одной белой и одной черной. Соответствующая этому изображению минимальная частота равна частоте кадровой развертки.

Максимальная частота сигналов, получающаяся при некоторых простейших изображениях, состоящих из чередующихся черных и белых горизонтальных или вертикальных полос, может быть выражена:

fс.макс =0,5kф Z2 fкадр

где: kф - число полос,

Z - число строк,

fкадр - частота кадра.

Недостатки прогрессивной развертки заключаются в том, что при стандартном числе строк Z=625 и частоте кадров fкадр =50 Гц максимальная частота сигнала fс.макс ?13 МГц.

Создание каналов связи для передачи столь широкополосных сигналов встречает исключительные трудности и в ряде случаев делает невозможной передачу телевизионных изображений.



4. Электрический расчет передающей камеры

4.1 Оконечный видеоусилитель

В качестве оконечного усилителя выберем двухтактный усилитель, который обладает параметрами приемлемыми при работе на нагрузке 75 Ом. Максимальный ток нагрузки:

Полученное значение тока некритично к выбору типа транзистора. Поэтому в качестве активного элемента выберем согласованную пару транзисторов КТ315А, КТ361А. В качестве диодов смещения выберем диоды КД512А.

Схема оконечного усилителя

Ток смещения:

Резисторы смещения:



Резисторы R3 , R4 предназначены для стабилизации тока покоя и имеют сопротивление порядка нескольких Ом. Выберем R3 =R4 =1Ом.

Входное сопротивление каскада:

4.2 Классификация

Телевизионные камеры принято условно делить на вещательные, профессиональные, промышленные и бытовые. В настоящее время бытовые телекамеры не выпускаются в связи с повсеместным распространением видеокамер и других бытовых устройств с аналогичными функциями. Вещательные и профессиональные можно разделить ещё на две категории в зависимости от используемого стандарта разложения: камеры, соответствующие телевидению высокой чёткости, и камеры стандартной чёткости. Подавляющее большинство современных камер вещательного или профессионального уровня выпускается для стандартов высокой чёткости с возможностью переключения в режим стандартной чёткости. То же относится к соотношению сторон кадра, для переключения которого в объективах камер предусмотрена оптическая компенсация изменения угла поля зрения Vformat. В последние годы появились передающие камеры, поддерживающие стандарты телевидения сверхвысокой чёткости.

Профессиональные телекамеры отличаются от вещательных более низких требований к качеству видеосигнала. Если для вещательных камер глубина модуляции по яркостному каналу на частоте 5 МГц должна составлять 100 %, то для профессиональных этот параметр допускается на уровне 50 %. Это отражается в виде более низкого контраста мелких деталей изображения и пониженной горизонтальной чёткости.



Рис. 9 На схеме показаны разрешения форматов 8K UHDTV, 4K UHDTV, HDTV (1080p) и SDTV

Все современные телекамеры формируют цветное изображение, за исключением некоторых разновидностей промышленных. С середины 2000-х годов исчезла ещё одна графа в таблицах классификации телекамер: в настоящее время производство аналоговых передающих камер полностью прекращено и выпускаются только цифровые. Для возможности работы в системах аналогового телевидения все цифровые камеры оснащаются аналоговыми видеовыходами. Совершенствование светочувствительных матриц и микроэлектроники во многом стёрло границы между отдельными классами телекамер и видеокамерами. Если в конце 1990-х годов разница в качестве изображения камкордера для тележурналистики и студийной телекамеры была весьма существенна, сегодня эти устройства зачастую отличаются только массой, кратностью вариообъектива и размером видоискателя. Поэтому, слова «телекамера» и «видеокамера» сегодня означают одно и то же даже в профессиональной среде. Видеокамерой называют не только компактные телекамеры, но и студийные стационарные камеры.

Отдельную категорию составляют телекамеры, предназначенные для съёмки с необычных точек на операторских кранах или других подвесных конструкциях. Такие камеры, как правило, оснащаются устройствами беспроводной передачи видеосигнала и отличаются облегчённой конструкцией без видоискателя и органов управления. Промышленные камеры обычно соответствуют телевидению стандартной чёткости или обладают ещё более низкой разрешающей способностью, рассчитанной на замкнутую телевизионную систему, часто не соответствующую ни одному из вещательных стандартов. К промышленным камерам относятся устройства, входящие в системы видеонаблюдения или предназначенные для других прикладных функций. Аналогичными устройством и характеристиками обладают веб-камеры, также представляющие собой миниатюрную цифровую телекамеру.

Характеристики и критерии

Основные параметры для телевизионных камер остаются такими же, как и для камкордеров, изменения же, а если быть более точным, дополнения, затрагивают область адаптеров и интерфейсов.

Критерии для студийных камер таковы:

- тип и размер сенсоров;

- чувствительность;

- развертка;

- формат кадра;

- выбор кадровых частот;

- отношение сигнал/шум;

- динамический диапазон;

- возможности коррекции изображения;

- тип видеосигнала;

- поддерживаемые интерфейсы;

- качество видоискателя или контрольного монитора;

- особенности камерного адаптера;

- эргономика;

- возможности и особенности синхронизации;

- возможности и особенности удаленного контроля;

- совместимость с объективами и операторскими аксессуарами управления;

- тип линий связи (кабеля);

- максимальная длина кабеля.



Заключение

Разобравшись во всем, можно подвести итог. После того, как мы рассмотрели основные особенности телевизионных камер и попытались разобраться в терминологии, появилась возможность коснуться истории и окунуться в небольшую ретроспективу.

Как известно, телевидение начиналось именно со студийного оборудования, камкордеры же появились только в начале 80-х годов прошлого столетия.

Непосредственно днем рождения телевизионных камер можно считать 1936 год.

Развитие профессиональных телевизионных камер шло по двум основным направлениям: сокращению размеров и веса камеры, т.е. изменению форм-фактора, и совершенствованию преобразователей свет-сигнал от вакуумных преобразователей (ЭЛТ-трубок) до полупроводниковых матриц, что позволяло повышать качество передаваемого изображения.

В настоящий момент выбор студийного съемочного оборудования очень широк, оборудование формата SD безвозвратно уходит с рынка, на его место приходит оборудование HD. Стоит отметить, что подавляющее большинство современных моделей телевизионных камер мультиформатно, и установка камерной головки HD-формата на SD-адаптер не составит проблем. Конечно, сенсоры HD-оборудования все еще продолжают уступать по уровням чувствительности и отношения сигнал/шум сенсорам стандартной четкости, поэтому многие компании не торопятся закупать новый парк студийного оборудования высокой четкости. Современные телевещатели еще не готовы к переходу на стандарт HDTV, поэтому телевизионные камеры данного стандарта еще не вышли на уровень своего «пика популярности». Все более и более приобретающие популярность технологии 3D также требуют разработки специальных моделей съемочного оборудования; в настоящий же момент можно говорить лишь об адаптации под данные задачи уже имеющихся моделей.

Но можно сказать точно, что современные производители телевизионных сериалов и фильмов, документального кино и спортивных программ, музыкальных клипов и арт-проектов, а также те, кто пробует себя в технологиях 3D, остро нуждаются в качественном оборудовании для проведения съемок в многокамерном режиме с четкой синхронизацией и необходимостью замедленных съемок.

Всем очевидно, что переход на телевидение высокой четкости неизбежен и уже не за горами.

Когда этот процесс перейдет в наиболее активную фазу, покажет время.



Список литературы

1. Радиовещание и электроакустика: Учебное пособие для вузов / С.И.Алябьев, А.В.Выходец, Р.Гермер и др.; Под ред. Ю.А.Ковалгина. - М.: Радио и связь, 1999.-792 с.: ил.

2. Информационно-технический журнал MediaVision . М.: Изд-во «Медиавижн», . 2010г. (выпуск №10 «Телевидение-границы возможного»)

3. Научно-технический журнал 625. М.: Изд-во «ООО издательство 625» - 2010г. (выпуск №4 «Студийное оборудование: вчера, сегодня, завтра»)

4. Справочная книга для проектирования электрического освещения/ Под ред. Г.М.Кнорринка. -Л.: Энергия, 1976.-385 с

5. Википедия

Размещено на Allbest.ru